Projectes innovadors que utilitzen superconductors moderns aviat permetran la fusió termonuclear controlada, diuen alguns optimistes. Els experts, però, prediuen que l'aplicació pràctica trigarà diverses dècades.
Per què és tan difícil?
L'energia de fusió es considera una font potencial d'energia per al futur. Aquesta és l'energia pura de l'àtom. Però què és i per què és tan difícil d'aconseguir? Per començar, hem d'entendre la diferència entre la fissió nuclear clàssica i la fusió termonuclear.
La fissió de l'àtom és quan els isòtops radioactius (urani o plutoni) es fissionen i es converteixen en altres isòtops altament radioactius, que després s'han d'enterrar o reciclar.
La reacció de fusió consisteix en el fet que dos isòtops d'hidrogen -deuteri i triti- es fusionen en un sol tot, formant heli no tòxic i un sol neutró, sense produir residus radioactius.
Problema de control
Reaccions quees produeixen al Sol o en una bomba d'hidrogen: aquesta és la fusió termonuclear i els enginyers s'enfronten a una tasca descoratjadora: com controlar aquest procés en una central elèctrica?
Això és una cosa en què han estat treballant els científics des dels anys 60. Un altre reactor de fusió experimental anomenat Wendelstein 7-X ha començat a funcionar a la ciutat de Greifswald, al nord d'Alemanya. Encara no està dissenyat per crear una reacció; només és un disseny especial que s'està provant (un estelarador en lloc d'un tokamak).
Plasma d' alta energia
Totes les instal·lacions termonuclears tenen una característica comuna: una forma anular. Es basa en la idea d'utilitzar electroimants potents per crear un camp electromagnètic fort amb forma de torus: un tub inflat de bicicleta.
Aquest camp electromagnètic ha de ser tan dens que quan s'escalfa en un forn de microones a un milió de graus centígrads, ha d'aparèixer un plasma al centre de l'anell. Després s'encén perquè pugui començar la fusió.
Demostració de possibilitats
A Europa, actualment hi ha dos experiments en curs. Un d'ells és el Wendelstein 7-X, que fa poc va generar el seu primer plasma d'heli. L' altre és ITER, una gran instal·lació experimental de fusió al sud de França que encara està en construcció i que estarà a punt per entrar en funcionament el 2023.
S'assumeix que es produiran reaccions nuclears reals a ITER, però, només endurant un curt període de temps i, certament, no més de 60 minuts. Aquest reactor és només un dels molts passos per fer realitat la fusió nuclear.
Reactor de fusió: més petit i més potent
Recentment, diversos dissenyadors han anunciat un nou disseny del reactor. Segons un grup d'estudiants de l'Institut Tecnològic de Massachusetts, així com representants de l'empresa d'armes Lockheed Martin, la fusió es pot dur a terme en instal·lacions molt més potents i més petites que ITER, i estan preparats per fer-ho en un termini de deu anys.
La idea del nou disseny és utilitzar superconductors moderns d' alta temperatura en electroimants, que mostren les seves propietats quan es refreden amb nitrogen líquid, en lloc dels convencionals, que requereixen heli líquid. Una tecnologia nova i més flexible permetrà un redisseny complet del reactor.
Klaus Hesch, responsable de la tecnologia de fusió nuclear a l'Institut Tecnològic de Karlsruhe, al sud-oest d'Alemanya, es mostra escèptic. Admet l'ús de nous superconductors d' alta temperatura per a nous dissenys de reactors. Però, segons ell, per desenvolupar alguna cosa en un ordinador, tenint en compte les lleis de la física, no n'hi ha prou. Cal tenir en compte els reptes que es plantegen a l'hora de posar en pràctica una idea.
Ciència ficció
Segons Hesh, el model d'estudiant del MIT només mostra la possibilitat d'un projecte. Però en realitat és molta ciència-ficció. Projectesuggereix que s'han resolt els greus problemes tècnics de la fusió. Però la ciència moderna no té ni idea de com resoldre'ls.
Un d'aquests problemes és la idea de bobines plegables. Els electroimants es poden desmuntar per entrar a l'anell que conté el plasma en el model de disseny del MIT.
Això seria molt útil perquè es podria accedir als objectes del sistema intern i substituir-los. Però en realitat, els superconductors estan fets de material ceràmic. Centenars d'ells s'han d'entrellaçar d'una manera sofisticada per formar el camp magnètic correcte. I aquí hi ha dificultats més fonamentals: les connexions entre elles no són tan senzilles com les connexions dels cables de coure. Ningú ha pensat encara en conceptes que ajudin a resoldre aquests problemes.
Massa calent
La temperatura alta també és un problema. Al nucli del plasma de fusió, la temperatura arribarà a uns 150 milions de graus centígrads. Aquesta calor extrema es manté al seu lloc, just al centre del gas ionitzat. Però fins i tot al seu voltant encara fa molta calor: de 500 a 700 graus a la zona del reactor, que és la capa interna d'una canonada metàl·lica en la qual es "reprodueix" el triti necessari perquè es produeixi la fusió nuclear
El reactor de fusió té un problema encara més gran: l'anomenat alliberament de potència. Aquesta és la part del sistema que rep el combustible usat, principalment heli, del procés de fusió. Primerels components metàl·lics als quals entra el gas calent s'anomenen "desviadors". Pot escalfar fins a més de 2000 °C.
Problema del desviador
Per tal que la planta suporti aquestes temperatures, els enginyers estan intentant utilitzar el tungstè metàl·lic que s'utilitza en les antigues bombetes incandescents. El punt de fusió del tungstè és d'uns 3000 graus. Però també hi ha altres limitacions.
A ITER, això es pot fer, perquè l'escalfament no es produeix constantment. Se suposa que el reactor funcionarà només entre l'1 i el 3% del temps. Però aquesta no és una opció per a una central elèctrica que ha de funcionar les 24 hores del dia. I, si algú afirma ser capaç de construir un reactor més petit amb la mateixa potència que l'ITER, es pot dir que no té solució al problema del desviador.
Central elèctrica d'aquí a unes dècades
No obstant això, els científics són optimistes sobre el desenvolupament de reactors termonuclears, però, no serà tan ràpid com prediuen alguns entusiastes.
ITER hauria de demostrar que la fusió controlada pot produir més energia de la que es gastaria en escalfar el plasma. El següent pas és construir una nova central elèctrica de demostració híbrida que realment generi electricitat.
Els enginyers ja estan treballant en el seu disseny. Hauran d'aprendre d'ITER, que està previst que es llançarà el 2023. Tenint en compte el temps necessari per al disseny, la planificació i la construcció, semblaés poc probable que la primera central elèctrica de fusió s'iniciï molt abans de mitjans del segle XXI.
Rossi Cold Fusion
L'any 2014, una prova independent del reactor E-Cat va concloure que el dispositiu produïa una mitjana de 2.800 watts de potència durant un període de 32 dies amb un consum de 900 watts. Això és més del que qualsevol reacció química és capaç d'aïllar. El resultat parla d'un avenç en la fusió termonuclear o d'un frau total. L'informe va decebre els escèptics, que dubten que la prova fos realment independent i suggereix una possible falsificació dels resultats de la prova. Altres s'han ocupat d'esbrinar els "ingredients secrets" que permeten que la fusió de Rossi reprodueixi la tecnologia.
Rossi és un estafador?
Andrea s'imposa. Publica proclames al món en anglès únic a la secció de comentaris del seu lloc web, pretensiós anomenat Journal of Nuclear Physics. Però els seus anteriors intents fallits han inclòs un projecte italià de transformació de residus en combustible i un generador termoelèctric. Petroldragon, un projecte de valorització energètica de residus, va fracassar en part perquè l'abocament il·legal de residus està controlat pel crim organitzat italià, que ha presentat càrrecs penals contra aquest per infringir la normativa de gestió de residus. També va crear un dispositiu termoelèctric per al Cos d'Enginyers de l'Exèrcit dels EUA, però durant les proves, el gadget només va produir una fracció de la potència declarada.
Molts no confien en Rossi, i l'editor en cap del New Energy Times el va dir sense embuts un criminal amb una sèrie de projectes energètics fallits al darrere.
Verificació independent
Rossi va signar un contracte amb l'empresa nord-americana Industrial Heat per dur a terme una prova secreta d'un any d'una planta de fusió en fred d'1 MW. El dispositiu era un contenidor d'enviament ple de desenes d'E-Cats. L'experiment havia de ser controlat per un tercer que pogués confirmar que efectivament s'estava produint la generació de calor. Rossi afirma haver passat gran part de l'any passat pràcticament vivint en un contenidor i supervisant les operacions durant més de 16 hores al dia per demostrar la viabilitat comercial de l'E-Cat.
La prova va acabar al març. Els partidaris de Rossi esperaven impacients l'informe dels observadors, esperant l'absolució del seu heroi. Però al final van tenir una demanda.
Litigació
En una declaració judicial de Florida, Rossi afirma que la prova va tenir èxit i un àrbitre independent va confirmar que el reactor E-Cat produeix sis vegades més energia de la que consumeix. També va afirmar que Industrial Heat havia acceptat pagar-li 100 milions de dòlars - 11,5 milions de dòlars per avançat després de la prova de 24 hores (aparentment per drets de llicència perquè la companyia pogués vendre la tecnologia als EUA) i 89 milions de dòlars més després de la finalització amb èxit de la ampliació. prova en un termini de 350 dies. Rossi va acusar IH d'executar un "esquema fraudulent"la finalitat del qual era robar-li la propietat intel·lectual. També va acusar l'empresa d'apropiació indeguda dels reactors E-Cat, de copiar il·legalment tecnologies i productes innovadors, funcionalitats i dissenys, i d'abusar d'una patent sobre la seva propietat intel·lectual..
Mina d'or
En un altre lloc, Rossi afirma que en una de les seves manifestacions, IH va rebre entre 50 i 60 milions de dòlars d'inversors i 200 milions més de la Xina després d'una repetició amb alts funcionaris xinesos. Si això és cert, hi ha molt més de cent milions de dòlars en joc. Industrial Heat ha rebutjat aquestes afirmacions com a infundades i es defensarà activament. Més important encara, afirma que va "treballar durant més de tres anys per confirmar els resultats que suposadament Rossi va aconseguir amb la seva tecnologia E-Cat, sense èxit".
IH no creu en l'E-Cat, i el New Energy Times no veu cap motiu per dubtar-ho. El juny de 2011, un representant de la publicació va visitar Itàlia, va entrevistar Rossi i va filmar una demostració del seu E-Cat. Un dia després, va informar de les seves greus preocupacions pel mètode de mesura de la potència tèrmica. Després de 6 dies, el periodista va penjar el seu vídeo a YouTube. Experts d'arreu del món li van enviar anàlisis, que es van publicar al juliol. Va quedar clar que es tractava d'un engany.
Confirmació experimental
No obstant això, una sèrie d'investigadors - Alexander Parkhomov de la Universitat de l'Amistat dels Pobles de Rússia i el Martin Fleishman Memorial Project (MFPM) -va aconseguir reproduir la freda fusió termonuclear de Rússia. L'informe MFPM es titulava "El final de l'era del carboni està a prop". El motiu d'aquesta admiració va ser el descobriment d'un esclat de radiació gamma, que no es pot explicar d'una altra manera que no sigui per una reacció termonuclear. Segons els investigadors, Rossi té exactament el que diu.
Una recepta oberta viable per a la fusió freda podria provocar una febre de l'or energètica. Es poden trobar mètodes alternatius per evitar les patents de Rossi i mantenir-lo fora del negoci multimilionari de l'energia.
Així que potser Rossi preferiria evitar aquesta confirmació.
